Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули
Проаналізовано відомі види фармакологічної активності L-карнітину, а також наведено результати прогнозування поки що невідомих видів активності даної сполуки на основі структурної формули за допомогою комп'ютерної програми PASS Inet. Описані біохімічні механізми, які обгрунтовують доцільність з...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37792 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули / Л.М. Гуніна, І.С. Чекман, Н.О. Горчакова, Т.Ю. Небесна, C.В. Олішевський, Р.В. Головащенко // Доп. НАН України. — 2011. — № 6. — С. 180-187. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859826333297672192 |
|---|---|
| author | Гуніна, Л.М. Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Небесна, Т.Ю. Олішевський, C.В. Головащенко, Р.В. |
| author_facet | Гуніна, Л.М. Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Небесна, Т.Ю. Олішевський, C.В. Головащенко, Р.В. |
| citation_txt | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули / Л.М. Гуніна, І.С. Чекман, Н.О. Горчакова, Т.Ю. Небесна, C.В. Олішевський, Р.В. Головащенко // Доп. НАН України. — 2011. — № 6. — С. 180-187. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Проаналізовано відомі види фармакологічної активності L-карнітину, а також наведено результати прогнозування поки що невідомих видів активності даної сполуки на основі структурної формули за допомогою комп'ютерної програми PASS Inet. Описані біохімічні механізми, які обгрунтовують доцільність застосування L-карнітину в спортивній медицині та в практиці спортивної підготовки. Визначені подальші напрямки експериментальних і клінічних досліджень фармакологічної активності карнітину.
Certain types of the L-carnitine pharmacological activity have been analyzed, and the computer-aided prediction of some not known yet biological activities of this substance based on its molecular structure is performed. Moreover, biochemical mechanisms that assure the reasonability of L-carnitine applications in sport medicine and physical training are also described. The future directions of experimental investigations and clinical trials of the L-carnitine pharmacological activity are determined.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:29:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 615.011.4
© 2011
Л.М. Гунiна, член-кореспондент НАН України I. С. Чекман,
Н.О. Горчакова, Т.Ю. Небесна, C. В. Олiшевський,
Р.В. Головащенко
Комп’ютерне прогнозування фармакологiчної
активностi L-карнiтину на основi структурної формули
Проаналiзовано вiдомi види фармакологiчної активностi L-карнiтину, а також наве-
дено результати прогнозування поки що невiдомих видiв активностi даної сполуки на
основi структурної формули за допомогою комп’ютерної програми PASS Inet. Описанi
бiохiмiчнi механiзми, якi обгрунтовують доцiльнiсть застосування L-карнiтину в спор-
тивнiй медицинi та в практицi спортивної пiдготовки. Визначенi подальшi напрямки
експериментальних i клiнiчних дослiджень фармакологiчної активностi карнiтину.
Одним з напрямкiв оптимiзацiї тренувальної та змагальної дiяльностi спортсменiв висо-
кої квалiфiкацiї є використання незаборонених фармакологiчних засобiв стимулювання фi-
зичної працездатностi. Розробка нових технологiй фармакологiчної пiдтримки спортивної
дiяльностi базується на оперативному науково-дослiдному процесi вивчення особливостей
застосування нових технологiй, препаратiв i методiв фармакологiчного впливу на органiзм
людини в умовах напруженої спортивної дiяльностi [1]. Наприклад, зрушення просторового
розташування тих самих груп у молекулi бiологiчно активних речовин може мати такi ж
значнi наслiдки, як i змiни хiмiчної природи цих груп. Знаючи механiзм впливу структур-
них особливостей молекули на її фiзiологiчну активнiсть, можна за допомогою спецiальних
методiв синтезу створювати лiкарськi засоби, що мають найбiльшу ефективнiсть та/або
найнижчу токсичнiсть. Тому попереднiй аналiз бiологiчної активностi, токсичностi, мета-
болiзму окремих фiзiологiчно активних речовин необхiдний або ще на стадiї створення лi-
карського засобу, або на етапi застосування його з новою метою (наприклад, впровадження
вiдомого лiкарського засобу в практику спортивної пiдготовки).
Сьогоднi спортивна фармакологiя як наука багато уваги придiляє саме цьому питанню:
вiд яких факторiв залежить первинна фармакологiчна реакцiя, вiдгук органiзму спортсме-
на на той або iнший медикаментозний вплив? Вiдомо, що в її здiйсненнi певну роль вiдi-
грають хiмiчнi, фiзико-хiмiчнi властивостi лiкарської субстанцiї та особливостi органiзму.
Тому обгрунтоване застосування нових засобiв фармакологiчної пiдтримки фiзичної пра-
цездатностi та покращання адаптацiйних реакцiй неможливе без попереднього визначення
бiологiчної активностi складових того чи iншого препарату або дiєтичної добавки.
Одним з таких сучасних засобiв є вiтчизняний метаболiтотропний препарат “Кардонат”,
основний складовий компонент якого — L-карнiтин [2]. Оскiльки L-карнiтин сприяє окиснен-
ню жирних кислот у скелетних м’язах i бере участь у вивiльненнi енергiї, вiн є безпосере-
дньо залученим до полiпшення енергетичного балансу i збiльшення загальної витривалостi
та фiзичної працездатностi органiзму. Такi властивостi зумовили широке використання кар-
нiтину в складi бiологiчно активних добавок (значно рiдше — препаратiв), особливо в енер-
гетично пiдсилених схемах фармакологiчної пiдтримки спортсменiв. У цiлому в спортивнiй
практицi карнiтин зарекомендував себе як недопiнговий анаболiчний засiб, який сприяє
180 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №6
збiльшенню мiцностi та маси м’язiв, пiдвищує засвоєння бiлкiв, вуглеводiв i вiтамiнiв, по-
кращує забезпечення потреб клiтин у киснi [3].
При додаваннi L-карнiтину iнтенсифiкується окиснення жирних кислот та прискорюєть-
ся транспорт активованих жирних кислот у виглядi ацил-карнiтину через мiтохондрiаль-
ну мембрану [4]. Роль L-карнiтину в бiоенергетичних процесах полягає в тому, що вiн бе-
ре безпосередню участь у катаболiзмi лiпiдiв. L-карнiтинзалежнi ферменти — ацил-карнi-
тин-карнiтинтранслоказа, карнiтин-пальмiтоїлтрансферази I i II — забезпечують перенесен-
ня довголанцюгових жирних кислот у виглядi складних ефiрiв (ацил-карнiтинiв) з цито-
плазми через зовнiшню й внутрiшню мiтохондрiальну мембрану в матрикс мiтохондрiй [5].
В мiтохондрiях жирнi кислоти пiддаються β-окисненню з утворенням ацетил-КоА, що слу-
жить субстратом для циклу трикарбонових кислот (циклу Кребса) й наступного синте-
зу АТФ в органiзмi. Окиснення жирних кислот — головний шлях кетогенезу, а кетоновi
тiла є додатковим енергетичним джерелом для периферичних тканин i головного мозку.
Вплив L-карнiтину на жировий обмiн пов’язаний також з його участю в цитоплазматично-
му синтезi жирних кислот шляхом зворотного перенесення необхiдних для цього ацетильних
груп мiтохондрiального ацетил-КоА через мiтохондрiальну мембрану в цитоплазму. L-кар-
нiтин регулює спiввiдношення ацил-КоА/вiльний КоА в мiтохондрiях; шляхом зв’язування
ацильного радикала вiн вивiльняє КоА й тим самим активує iнтенсивнiсть енергетичного
метаболiзму [6]. Iнша функцiя L-карнiтину полягає в його здатностi утворювати сполуки
з рiзними органiчними кислотами, що є промiжними продуктами окисних процесiв, мають
мембранотоксичну дiю, пригнiчують активнiсть ряду ферментiв. Виведення цих токсичних
органiчних сполук з органiзму вiдбувається через нирки у виглядi ацил-карнiтинiв. Зна-
чення для органiзму L-карнiтинзалежних процесiв транспорту й окиснення жирних кислот
стає очевидним в умовах високої витрати енергетичних ресурсiв, що вимагають пiдвищено-
го катаболiзму, тобто при затяжних захворюваннях, iнтенсивних фiзичних або емоцiйних
навантаженнях, а також при недостатньому харчуваннi [7–9].
Ендогенне утворення L-карнiтину вiдбувається переважно в клiтинах печiнки та нирок
шляхом трансформацiї лiзину, а донатором метильних груп у цьому процесi є метiонiн [9].
Джерелом амiнокислот служать бiлки харчових продуктiв, а також власнi протеїни м’я-
зової тканини. Однак ендогенний синтез забезпечує добову потребу в L-карнiтинi лише
на 10–25%, причому для цього необхiднi вiтамiни С, В3, В6, фолiєва кислота, залiзо, ряд
амiнокислот i ферментiв тощо. При дефiцитi хоча б одного з вказаних компонентiв мо-
же розвинутись недостатнiсть L-карнiтину з притаманними їй рiзноманiтними системними
проявами. Зокрема, потреба в L-карнiтинi при фiзичних навантаженнях або стресах рiзного
генезу, в тому числi пiд час змагальної дiяльностi в спортi вищих досягнень, пiдвищується
в 4–20 разiв [8, 10].
В органiзмi людини основна кiлькiсть L-карнiтину мiститься в скелетних м’язах i мiокар-
дi, що обумовлено високою активнiстю лiпiдного обмiну в них. У зв’язку iз цим головними
органами-“мiшенями” при недостатностi L-карнiтину є м’язова система i серце, у другу чер-
гу страждають клiтини головного мозку, печiнки й нирок. Основними ознаками дефiциту
L-карнiтину є швидка втомлюванiсть, знижена працездатнiсть, м’язова слабкiсть, гiпотонiя
й гiпотрофiя, вiдставання фiзичного та психомоторного розвитку, сонливiсть або дратiвли-
вiсть, порушення функцiї серця й печiнки, частi iнфекцiйнi захворювання [6].
Видiляють первинний i вторинний дефiцит L-карнiтину. Первинний дефiцит, обумовле-
ний дефектом транспорту L-карнiтину в клiтини й тканини, є генетично детермiнованим
захворюванням з аутосомно-рецесивним типом спадкування. Системна форма характери-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №6 181
Рис. 1. Хiмiчна структура карнiтину (зiрочкою позначено асиметричний атом вуглецю)
зується рiзкою м’язовою слабкiстю й гiпотонiєю, тяжкою кардiомiопатiєю, жировою дистро-
фiєю печiнки й нирок. При м’язовiй формi у хворих спостерiгається мiопатiя з накопичен-
ням лiпiдiв. Причини вторинного дефiциту L-карнiтину бiльш рiзноманiтнi, й зустрiчається
вiн набагато частiше. Вторинна недостатнiсть характерна для великої групи спадкових за-
хворювань обмiну речовин, у тому числi для органiчних ацидемiй, порушень транспорту
й окиснення жирних кислот. Для мiтохондрiальних захворювань (синдрому Кернса-Сейра,
офтальмоплегiї та iн.) властивий помiрний дефiцит L-карнiтину — пiдвищена потреба в ньо-
му пов’язана з важкими розладами електронного транспорту й окисного фосфорилювання.
Рiзко виражений дефiцит L-карнiтину характерний для багатьох форм захворювань серця:
гiпертрофiчної, дилатацiйної, гiстiоцитарної, дiабетичної кардiомiопатiї, фiброеластозу ен-
докарда та iн., що пов’язано з високою залежнiстю мiокардiальних енергетичних процесiв
вiд лiпiдного метаболiзму [9, 11].
В лiтературi описано багато рiзновидiв фармакологiчної дiї L-карнiтину — метаболiчна,
детоксикуюча, антигiпоксична, репаративна. Iснуючi данi свiдчать про наявнiсть метаболiч-
ного (енерготропного), нейромодулюючого механiзмiв дiї L-карнiтину, а також ноотропної
активностi при тривалому його застосуваннi. При iдiопатичних i мiтохондрiальних кардiо-
мiопатiях пiд впливом L-карнiтину вiдзначене достовiрне пiдвищення функцiї викиду лiво-
го шлуночка й зниження ступеня недостатностi кровообiгу, полiпшення споживання кисню
мiтохондрiями й збiльшення скорочувальної здатностi мiокарда без збiльшення тиску в лi-
вому шлуночку. Результати одного з найбiльших рандомiзованих клiнiчних дослiджень iз
застосуванням L-карнiтину — CEDIM — показали, що тривала терапiя за допомогою даного
препарату в досить високих дозах у хворих на iнфаркт мiокарда обмежує дилатацiю лiвого
шлуночка [12, 13]. Важливою властивiстю L-карнiтину також є його здатнiсть знижува-
ти вмiст холестерину в органiзмi й сповiльнювати утворення судинних атеросклеротичних
бляшок [9]. Найбiльш вивченою є антигiпоксична дiя L-карнiтину, пов’язана з блокадою
транспорту жирних кислот у мiтохондрiї.
Варто зазначити, що завдяки наявностi у своїй структурi асиметричного атома вуглецю
(рис. 1) молекула карнiтину може iснувати у двох формах: D- або L-стереоiзомерiв. У при-
родних джерелах виявлений L-карнiтин, i тiльки вiн є бiологiчно ефективним [14]. D-кар-
нiтин бiологiчно не активний i викликає цiлу низку побiчних ефектiв, що проявляються у
взаємодiї D-форми з L-iзомером. Пiсля абсорбцiї в кишечнику D-карнiтин конкурує з поза-
клiтинним L-карнiтином за транспортнi системи й приводить до значного зниження вмiсту
L-карнiтину в смугастих м’язах i мiокардi, що виявляється в мiастенiї й аритмiях та зникає
пiсля введення L-карнiтину.
У спортивнiй медицинi L-карнiтин призначають як анаболiчний засiб (незаборонений),
а також для покращання апетиту i для полiпшення вiдновлення при нервовому та фiзич-
182 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №6
ному стомленнi. В експериментi показано, що in situ на моделi фiзичного стомлення iзо-
льованого найширшого м’яза спини собаки (musculus latissimus dorsi) L-карнiтин приводить
до зростання сили скорочень в середньому на 34% [2]. У спортивнiй практицi L-карнiтин,
беручи участь в енергетичних процесах, що вiдбуваються в мiтохондрiях, пiдвищує фiзичну
витривалiсть i здатнiсть органiзму до вiдновлення [8]. В аеробних видах спорту L-карнiтин
необхiдний для пiдвищення загальної й спецiальної витривалостi. Максимального збiль-
шення енергетичних ресурсiв можна досягти при сполученнi прийому L-карнiтину з пiдви-
щеною кiлькiстю жирiв у рацiонi, що дозволить уникнути зниження маси тiла в процесi
тренувань. L-карнiтин сприяє посиленню детоксикацiйної функцiї печiнки, синтезу бiлка й
глiкогену, бiльш активному розщепленню молочної й пiровиноградної кислот, якi накопичу-
ються при iнтенсивних фiзичних навантаженнях. L-карнiтин також пiдвищує витривалiсть
органiзму осiб, дiяльнiсть яких пов’язана з видами спорту з переважним розвитком ана-
еробного механiзму енергозабезпечення, зокрема такими, як важка атлетика, бодiбiлдинг
i пауерлiфтинг, якi вимагають бiльших силових витрат. L-карнiтин успiшно допомагає ор-
ганiзму справлятися з перетренованiстю й перевтомлюванiстю, головною причиною яких
є падiння енергетичного потенцiалу нервових центрiв, що забезпечують рух. Iнтенсивне
фiзичне навантаження, що властиво представникам рiзних видiв спорту, прискорює мета-
болiзм L-карнiтину. Застосування L-карнiтину, у свою чергу, пiдвищує порiг субмаксималь-
ного фiзичного зусилля [7]. Усе вищенаведене обгрунтовує доцiльнiсть використання засобiв
на основi L-карнiтину в представникiв рiзних видiв спорту на рiзних етапах пiдготовки.
Проте, з нашої точки зору, на сучасному рiвнi розвитку науки вивченню впливу пре-
паратiв на цiлiсний органiзм спортсменiв, на ефективнiсть тренувального процесу тощо
повинно передувати квантово-хiмiчне дослiдження структури засобу, тобто функцiональ-
них груп, якi обумовлюють розвиток первинної фармакологiчної реакцiї, його взаємодiї
з бiологiчними структурами органiзму, прогнозування його бiологiчних властивостей.
Для проведення такого аналiзу в дослiдженнi використовували комп’ютерну програму
PASS Inet (Prediction of Activity Spectra for Substances), яка прогнозує 2468 видiв бiоло-
гiчної активностi, включаючи фармакологiчнi ефекти, мутагеннiсть, канцерогеннiсть, те-
ратогеннiсть та ембрiотоксичнiсть [15]. Точнiсть прогнозу, що дорiвнює 85%, достатня для
практичного використання системи PASS з метою передбачення спектра бiологiчної актив-
ностi нових речовин. Результати прогнозу виводяться програмою у виглядi списку назв
можливих видiв активностi з розрахованими оцiнками вiрогiдностi наявностi (Pa) та вiд-
сутностi (Pi) кожного виду активностi, якi мають значення вiд 0 до 1. Чим бiльша для
конкретної активностi величина Pa i чим менша — Pi, тим вищий шанс пiдтвердити да-
ну активнiсть в експериментi. Програма PASS дає можливiсть обирати бажану точнiсть
прогнозу, але ця характеристика тiсно пов’язана з повнотою прогнозу. Якщо при аналiзi
прогнозованого списку активностей для дослiдження обираються тi види активностi, для
яких Pa > 90%, то iснує можливiсть виявити близько 90% дiйсно активних сполук, при
цьому вiрогiднiсть псевдопозитивних прогнозiв дуже низька; при Pa > 80% ця можливiсть
знижується до 80% активних сполук, разом з тим вiрогiднiсть псевдопозитивних прогнозiв
пiдвищується; при Pa > Pi вiрогiдностi помилок першого i другого роду однаковi. Оскiльки
ми ставили за мету прогнозування нових видiв активностi карнiтину, то встановлювали кри-
терiй Pa > 30 %. Тривимiрна модель карнiтину отримана з банку даних бiлкових структур
(Protein Data Bank).
При аналiзi молекули L-карнiтину за допомогою програми PASS Inet знайдено 23 суб-
структурних дескриптора. Встановлено 70 видiв активностi з Pa > 0,5% (табл. 1).
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №6 183
Таблиця 1. Прогнозованi види активностi L-карнiтину
№ п/п Pa Pi Вид активностi
1 2 3 4
1 0,964 0,002 Субстрат L-карнiтинамiдази
2 0,959 0,001 Iнгiбiтор L-лiзин-6-трансамiнази
3 0,936 0,002 Iнгiбiтор (R)-амiнопропанолдегiдрогенази
4 0,917 0,003 Iнгiбiтор гомоцитратсинтази
5 0,872 0,003 Iнгiбiтор фосфоенолпiруваткарбоксикiнази
6 0,876 0,011 Iнгiбiтор стирен-оксидизомерази
7 0,866 0,005 Iнгiбiтор полi(3-гiдроксибутират)деполiмерази
8 0,866 0,008 Iнгiбiтор пептидил-дипептидази Dcp
9 0,860 0,009 Iнгiбiтор D-ксилулозоредуктази
10 0,854 0,010 Iнгiбiтор полiгалактуронази
11 0,843 0,008 Регулятор метаболiзму лiпiдiв
12 0,854 0,018 Iнгiбiтор саркозиноксидази
13 0,836 0,005 Iнгiбiтор пантоат-бета-аланiнлiгази
14 0,841 0,015 Iнгiбiтор рибонуклеази дрiжджiв
15 0,832 0,006 Агонiст ГАМК-С рецепторiв
16 0,831 0,012 Iнгiбiтор хiнопротеїн глюкозодегiдрогенази
17 0,817 0,003 Iнгiбiтор D-лiзин-5,6-амiномутази
18 0,809 0,003 Iнгiбiтор холiндегiдрогенази
19 0,804 0,002 Iнгiбiтор етаноламiн-амiак-лiази
20 0,818 0,018 Iнгiбiтор фосфоенолпiруват-протеїнфосфотрансферази
21 0,826 0,026 Iнгiбiтор кiнази бета-адренорецепторiв
22 0,802 0,006 Iнгiбiтор тегалозофосфатази
23 0,802 0,006 Iнгiбiтор каталази
24 0,797 0,003 Iнгiбiтор сукцинат-гiдроксиметилглутарат КoA-трансферази
25 0,79 0,003 Пiдвищує кислотнiсть шлункового соку
26 0,805 0,021 Iнгiбiтор леванази
27 0,784 0,007 Iнгiбiтор дипептидази Е
28 0,777 0,002 Iнгiбiтор гiдроксилiзинкiнази
29 0,764 0,001 Iнгiбiтор L-карнiтиндегiдратази
30 0,762 0,004 Iнгiбiтор гамма-бутиробетаїндiоксигенази
31 0,763 0,009 Iнгiбiтор 2-оксоглутарат-декарбоксилази
32 0,759 0,006 Iнгiбiтор серин-3-дегiдрогенази
33 0,753 0,007 Субстрат CYP4A11
34 0,76 0,014 Iнгiбiтор глiцерол-1-фосфатази
35 0,802 0,060 Стабiлiзатор мембран
36 0,744 0,007 Iнгiбiтор ацетил-КoA-гiдролази
37 0,744 0,007 Iнгiбiтор пальмiтоїл-КoA-гiдролази
38 0,776 0,047 Iнгiбiтор монодегiдроаскорбатредуктази
39 0,748 0,026 Iнгiбiтор D-аланiн-2-гiдроксиметилтрансферази
40 0,74 0,018 Iнгiбiтор альдозо-6-фосфатредуктази
41 0,727 0,006 Iнгiбiтор убiквiтинтiолестерази
42 0,727 0,007 Iнгiбiтор креатинази
43 0,713 0,005 Iнгiбiтор аланiнтрансамiнази
44 0,713 0,007 Iнгiбiтор проколаген С-ендопептидази
45 0,706 0,010 Iнгiбiтор амiноацилази
46 0,747 0,054 Iнгiбiтор бензоат-КоА-лiгази
47 0,711 0,023 Агонiст глiцинового сайту NMDA-рецепторiв
48 0,692 0,004 Iнгiбiтор D-глутаматоксидази
49 0,698 0,028 Iнгiбiтор АТФази протеасом
50 0,694 0,028 Iнгiбiтор тРНК-нуклеотидилтрансферази
184 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №6
Таблиця 1. Продовження
1 2 3 4
51 0,668 0,002 Iнгiбiтор D(-)-тартратдегiдрогенази
52 0,668 0,002 Iнгiбiтор L-карнiтин 3-дегiдрогенази
53 0,689 0,024 Iнгiбiтор лiпопротеїнлiпази
54 0,659 0,004 Iнгiбiтор пантотенази
55 0,671 0,021 Iмуномодулятор
56 0,693 0,043 Iнгiбiтор синтезу холестерину
57 0,648 0,007 Iнгiбiтор дипептидилпептидази II
58 0,614 0,006 Iнгiбiтор карнозинсинтази
59 0,632 0,034 Антигiпоксант
60 0,603 0,007 Гiполiпiдемiчна активнiсть
61 0,664 0,116 Кардiопротектор
62 0,562 0,022 Радiопротектор
63 0,624 0,086 Iнгiбiтор НАДФ-оксидази
64 0,546 0,020 Iнгiбiтор ГАМК-амiнотрансферази
65 0,539 0,027 Iмуностимулятор
66 0,532 0,022 Iнгiбiтор адгезiї тромбоцитiв
67 0,504 0,006 Iнгiбiтор малатдегiдрогенази
68 0,573 0,085 Фiбринолiтична активнiсть
69 0,502 0,015 Iнгiбiтор рибофлавiнфосфотрансферази
70 0,512 0,024 Антагонiст простагландину Н2
Результати прогнозування можна вважати iнформативними, оскiльки види активностi
з найбiльшими показниками Pa (субстрат карнiтинамiдази, iнгiбiтор L-лiзин-6-трансамiна-
зи, iнгiбiтор (R)-амiнопропанолдегiдрогенази, iнгiбiтор гомоцитратсинтази) дiйсно властивi
карнiтину i пов’язанi з його метаболiзмом. З результатiв комп’ютерного прогнозування мож-
на виокремити такi види бiологiчної активностi карнiтину, що вже дослiдженi та описанi
в лiтературi, зокрема гiполiпiдемiчну, iмуномодуюючу, антигiпоксичну, кардiопротекторну
та радiопротекторну. Однак до таблицi ввiйшли й новi, не дослiдженi ранiше фармакологiч-
нi властивостi L-карнiтину, такi як мембраностабiлiзуюча, антиагрегантна та стимулююча
фiбринолiтичну систему. Крiм того, переважна бiльшiсть отриманих видiв активностi кар-
нiтину пов’язана з впливом на ферменти або рецептори, що дає змогу поглибити уявлення
про механiзми дiї цiєї сполуки. Так, цiкавою є агонiстична активнiсть карнiтину по вiдно-
шенню до ГАМК-С-рецепторiв та глiцинового сайту NMDA-рецепторiв. Вказанi рецептори
розповсюдженi в центральнiй нервовiй системi, й їхня взаємодiя з карнiтином може поясни-
ти широкий спектр нейромодулюючої активностi препаратiв на основi L-карнiтину. Перспе-
ктивною може бути встановлена нами властивiсть карнiтину iнгiбувати АТФазу протеасом,
оскiльки даний тип активностi характерний для нових класiв деяких засобiв (AICAR та
GW 16), що можуть знайти застосування в практицi спортивної пiдготовки для зростання
фiзичної працездатностi, та нових антинеопластичних препаратiв. Також є цiкавими для
розвитку спортивної науки у питаннi покращання енергозабезпечення та елiмiнацiї накопи-
чених токсичних продуктiв обмiну i потребують подальшого експериментального вивчення
механiзми взаємодiї карнiтину з каталазою, креатиназою, НАДФ-оксидазою та ГАМК-амi-
нотрансферазою; недослiдженим залишається питання про взаємодiю карнiтину з кiназою
бета-адренорецепторiв.
Пiд час комп’ютерного аналiзу було показано, що крiм загальновiдомих властивостей
цiєї молекули для бiохiмiї спорту та спортивної медицини важливою є здатнiсть L-карнi-
тину гальмувати гiдролiз колагену, що позитивно впливає на стан сухожилкового апарату.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №6 185
Карнiтин має й антиоксидантну здатнiсть, оскiльки активує каталазу, один з найважли-
вiших ферментiв системи антиоксидантного захисту органiзму, що необхiдно враховува-
ти при визначеннi дози препаратiв на основi карнiтину пiд час застосування в практицi
спортивної пiдготовки. Крiм того, карнiтин виступає в ролi антигiпоксанту, має iмуномо-
делюючу здатнiсть, гальмує адгезiю тромбоцитiв та виявляє фiбринолiтичну активнiсть,
що покращує кровообiг у мiкросудинах, прискорює його швидкiсть i тим самим полiпшує
транспорт кисню до працюючих м’язiв. Те, що L-карнiтин в органiзмi виступає як один з ан-
тагонiстiв простагландину Н2, можна розцiнювати як участь в регуляцiї судинного тонусу,
що теж має вiдношення до киснево-транспортної функцiї кровi. Крiм того, завдяки участi
карнiтину в процесах регуляцiї активностi простагландинiв може знижуватись виразнiсть
больового синдрому при травмуваннi спортсмена, оскiльки окремi класи простагландинiв
є модуляторами болi.
Багатобiчна дiя такої бiологiчно активної молекули, як L-карнiтин, її участь у рiзних
ланках метаболiчного забезпечення рiзнобiчних функцiй органiзму, що мають вiдношення
до фiзичних навантажень, дає пiдстави для використовування його як компонента схем
фармакологiчного забезпечення. Знання властивостей молекули L-карнiтину дасть змогу
розширити нашi уявлення про механiзми дiї засобiв на його основi та бiльш обгрунтовано
застосовувати їх у спортивнiй медицинi та в практицi пiдготовки спортсменiв.
1. Гунина Л.М., Олейник С.А. Биохимический и гематологический контроль и его значение для разра-
ботки схем фармакологической коррекции тренировочной и соревновательной деятельности спортс-
менов // Наука в олимп. спорте. – 2009. – № 1. – С. 177–193.
2. Спасов А.А., Иежица И.Н. Стереофармакологические особенности карнитина // Рус. физиол. журн.
им. И.М. Сеченова. – 2005. – № 12. – С. 28–34.
3. Олишевский С.В., Гунина Л.М. Перспективы повышения адаптации подростков к стрессорным на-
грузкам // Соврем. педиатрия. – 2009. – № 3(25). – С. 46–50.
4. Белозеров Ю.М. Недостаточность карнитина у детей // Рос. вестн. перинатол. педиатрии. – 1996. –
4. – С. 42–47.
5. Brivet M., Boutron A., Slama A. Defects in activation and transport of fatty acids // J. Inherit. Metab.
Dis. – 1999. – 22, No 4. – P. 428–441.
6. Rebouche C. J. Kinetics, pharmacokinetics, and regulation of L-carnitine and acetyl-L-carnitine metabo-
lism // Ann. N.Y. Acad. Sci. – 2004. – 1033. – P. 30–41.
7. Brass E.P. Carnitine and sports medicine: use or abuse? // Ibid. – 2004. – 1033. – P. 67–78.
8. Karlic H., Lohninger A. Supplementation of L-carnitine in athletes: does it make sense? // Nutrition. –
2004. – 20, No 7–8. – P. 709–715.
9. Var F.M. New insights in the enzymology and metabolism of carnitine byosynthesis in humans // J. Inherit.
Metab. Dis. – 2002. – 25, No 7. – P. 77–81.
10. Tein L. Carnitine transport: pathophysiology and metabolism of known molecular defects // Ibid. – 2003. –
26. – P. 147–169.
11. Hsu C.C., Chuang Y.H., Tsai J. L. CPEO and carnitine deficiency overlapping in MELAS syndrome //
Acta Neurol. Scand. – 1995. – 92. – P. 252–255.
12. Ferrari R., Merli E., Cicchitelli G. et al. Therapeutic effects of L-carnitine and propionyl-L-carnitine on
cardiovascular diseases: a review // Ann. N.Y. Acad. Sci. – 2004. – 1033. – P. 79–91.
13. Hiatt W.R. Carnitine and peripheral arterial disease // Ibid. – 2004. – 1033. – P. 92–98.
14. Brocks D.R., Mehvar R. Stereoselectiviry in the pharmacodynamics and pharmacokinetics of the chiral
antimalarial drugs // Clin. Pharmacokinet. – 2003. – 42, No 15. – P. 1359–1382.
15. Чекман I.С., Казакова О.О., Небесна Т.Ю. Методи комп’ютерних розрахункiв у квантовiй фарма-
кологiї // Фармакологiя та лiкар. токсикологiя. – 2008. – № 1. – С. 48–56.
Надiйшло до редакцiї 19.11.2010Нацiональний унiверситет фiзичного виховання
i спорту України, Київ
Нацiональний медичний унiверситет
iм. О.О. Богомольця, Київ
186 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №6
L.M. Gunina, Corresponding Member of the NAS of Ukraine I. S. Chekman,
N.O. Gorchakova, T. Yu. Nebesna, S.V. Olishevsky, R.V. Golowaschenko
A computer prognosis of the L-carnitine pharmacological activity on the
base of the structural formula
Certain types of the L-carnitine pharmacological activity have been analyzed, and the computer-ai-
ded prediction of some not known yet biological activities of this substance based on its molecular
structure is performed. Moreover, biochemical mechanisms that assure the reasonability of L-carni-
tine applications in sport medicine and physical training are also described. The future directions
of experimental investigations and clinical trials of the L-carnitine pharmacological activity are
determined.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №6 187
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-37792 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:29:52Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гуніна, Л.М. Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Небесна, Т.Ю. Олішевський, C.В. Головащенко, Р.В. 2012-10-22T16:44:26Z 2012-10-22T16:44:26Z 2011 Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули / Л.М. Гуніна, І.С. Чекман, Н.О. Горчакова, Т.Ю. Небесна, C.В. Олішевський, Р.В. Головащенко // Доп. НАН України. — 2011. — № 6. — С. 180-187. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37792 615.011.4 Проаналізовано відомі види фармакологічної активності L-карнітину, а також наведено результати прогнозування поки що невідомих видів активності даної сполуки на основі структурної формули за допомогою комп'ютерної програми PASS Inet. Описані біохімічні механізми, які обгрунтовують доцільність застосування L-карнітину в спортивній медицині та в практиці спортивної підготовки. Визначені подальші напрямки експериментальних і клінічних досліджень фармакологічної активності карнітину. Certain types of the L-carnitine pharmacological activity have been analyzed, and the computer-aided prediction of some not known yet biological activities of this substance based on its molecular structure is performed. Moreover, biochemical mechanisms that assure the reasonability of L-carnitine applications in sport medicine and physical training are also described. The future directions of experimental investigations and clinical trials of the L-carnitine pharmacological activity are determined. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біохімія Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули A computer prognosis of the L-carnitine pharmacological activity on the base of the structural formula Article published earlier |
| spellingShingle | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули Гуніна, Л.М. Чекман, І.С. Горчакова, Н.О. Небесна, Т.Ю. Олішевський, C.В. Головащенко, Р.В. Біохімія |
| title | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули |
| title_alt | A computer prognosis of the L-carnitine pharmacological activity on the base of the structural formula |
| title_full | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули |
| title_fullStr | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули |
| title_full_unstemmed | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули |
| title_short | Комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності L-карнітину на основі структурної формули |
| title_sort | комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності l-карнітину на основі структурної формули |
| topic | Біохімія |
| topic_facet | Біохімія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/37792 |
| work_keys_str_mv | AT gunínalm kompûterneprognozuvannâfarmakologíčnoíaktivnostílkarnítinunaosnovístrukturnoíformuli AT čekmanís kompûterneprognozuvannâfarmakologíčnoíaktivnostílkarnítinunaosnovístrukturnoíformuli AT gorčakovano kompûterneprognozuvannâfarmakologíčnoíaktivnostílkarnítinunaosnovístrukturnoíformuli AT nebesnatû kompûterneprognozuvannâfarmakologíčnoíaktivnostílkarnítinunaosnovístrukturnoíformuli AT olíševsʹkiicv kompûterneprognozuvannâfarmakologíčnoíaktivnostílkarnítinunaosnovístrukturnoíformuli AT golovaŝenkorv kompûterneprognozuvannâfarmakologíčnoíaktivnostílkarnítinunaosnovístrukturnoíformuli AT gunínalm acomputerprognosisofthelcarnitinepharmacologicalactivityonthebaseofthestructuralformula AT čekmanís acomputerprognosisofthelcarnitinepharmacologicalactivityonthebaseofthestructuralformula AT gorčakovano acomputerprognosisofthelcarnitinepharmacologicalactivityonthebaseofthestructuralformula AT nebesnatû acomputerprognosisofthelcarnitinepharmacologicalactivityonthebaseofthestructuralformula AT olíševsʹkiicv acomputerprognosisofthelcarnitinepharmacologicalactivityonthebaseofthestructuralformula AT golovaŝenkorv acomputerprognosisofthelcarnitinepharmacologicalactivityonthebaseofthestructuralformula |