Диссертация (1091824), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Далее 9 левых спиралей образуют длинныйцилиндр, по оси которого проходят еще 2 внутренние левые спирали - такобразуется микрофибрилла. Сочетания нескольких микрофибрилл даютклетки, из которых образуется стержень волоса (рис. 1.1.4б)[4].а)б)Рис. 1.1.4 Альфа-кератин (а) и внутренняя структура стержня волоса (б)[4].Твердый кератин отличается большой плотностью, плохо растворим вводе, устойчив ко многим химическим веществам, в том числе кислотам ищелочам.Другой составляющей частью волос являются белки матрикса,содержащие большое количество тирозина и серы.
Сердцевина волосчеловека содержит богатые аминокислотой цитруллином белки с оченьвысоким содержанием глютаминовой кислоты и очень малым содержаниемцистеина. Эти протеины медуллы сильно отличаются от кератиновых13протеинов коры волос. Богатые цитруллином белки содержат ковалентныепоперечные связи, которые нельзя объяснить только серными мостиками, т.к.содержание цистеина и цистина в этих белках слишком низко для этого.Дисульфидные же мостики типичны для кератина[4].Изопептидные мостики обнаруживаются в клетках медуллы и внутреннихклетках корней волос. Они образуются из белковых связей под действиемкаталазы с участием глютамина как субстрата. Т.к.
другие поперечные связив белках медуллы не обнаружены, то можно сделать вывод, чтоизопептидные мостики отвечают за низкую растворимость этих белков. Онитакже увеличивают химическую стабильность медуллы [4]. На рисунке 1.1.5представлены химическая формула аминокислоты цитруллин и реакцияпревращения цистеина в цистин, с образованием дисульфидных мостиков,характерных для кератина волос.Рис.
1.1.5 Химическая структура цитруллина (а) и схема образованиядисульфидных мостиков в структуре кератина за счет цистина (б) [5].Как уже было сказано ранее, за цвет волос отвечает меланин. Меланин –пигмент, образующийся из тирозина. Гранулы меланина располагаются попериферии волос, к центру их количество уменьшается. Аминокислотныйсостав гранул меланина значительно отличается от состава окружающихволос. Меланин состоит из полимеров индольно-хинолиновой структуры(рис.
1.1.6) и способен связываться с большинством экзогенных соединений,оказывающих физиологическое влияние на организм[5].14Рис. 1.1.6 Химическая структура меланина смешанного типаВ настоящее время установлено [5] существование двух модификациймеланина: эумеланин и феомеланин. Эумеланин представляет собойкоричнево-черный полимер, относящийся по химическому строению кпроизводным дигидроксииндола (рис. 1.2.7).
Он синтезируется изаминокислоты тирозина. Эумеланин имеет хиноноподобную структуру иобладает сильно выраженными анионообменными свойствами. Феомеланин– красновато-желтый пигмент, который синтезируется из тирозина ицистеина и относится к бензотиазинам. Оба пигмента могут присутствовать вволосах в различных количествах. Их соотношение и определяют цвет волос.Рис.
1.1.7 Синтез эумеланина и феомеланинаиз тирозина в организмечеловека [5].Липиды волос имеют в своем составе полярные группы, в число которыхвходят ненасыщенные связи, гидроксильные и эфирные группы. Все они15могут участвовать в образовании связей с различными веществамиэкзогенной природы. В химической структуре белков, входящих в составволос, также имеется большое число функциональных групп, которыеспособны обеспечить связывание экзогенных соединений со структуройволос.Таким образом, химический состав волоса человека выглядит примерноследующим образом: 78% белка, 1% пигментов, 6% липидов, 15% воды.Однако он может различаться в зависимости от возраста и пола.
Например, вмужских волосах серы содержится больше, чем в женских.1.2 Механизм проникновения экзогенных веществ в волосыМеханизм проникновения экзогенных веществ в волосы до конца неизучен. В современной литературе предложены [46] три основныхвозможных способа инкорпорирования веществ в структуру волос:активная или пассивная диффузия веществ в волос из кровотока,питающего сосочки дермы, на стадии анагена;диффузия веществ из пота, сальных желез или других выделений наэтапе выхода волоса на поверхность кожи;адсорбция веществ из окружающей среды (пыль, пары и т.д.).Важность каждого из предложенных путей проникновения экзогенныхвеществ в волосы еще не определена.
В зарубежной литературе [19, 35] рольдиффузии веществ из потовых выделений и из окружающей среды в матрицуволос до конца не уточнена, т.к. описано весьма небольшое количествоэкспериментов, направленных на изучения этих путей инкорпорированияэкзогенных веществ в волосы, а результаты проведенных исследований неоднозначны. Однако для оценки времени употребления и дозы конкретноговещества наиболее важным является диффузия из кровотока.Так как в процессе роста волос происходит достаточно быстрое делениеклеток, то волосяная фолликула обильно снабжается кровью.
Таким образом,экзогенные вещества, циркулирующие в крови, могут проникать в клеткиволос. Но в этом случае существуют некоторые ограничения: черезклеточную мембрану из крови могут переходить только липофильныемолекулы, не связанные с протеинами матрицы крови [46]. Также на такойпереход веществ из крови в волосы влияет рН градиент между плазмой кровии кератинами и меланинами, входящими в состав волос. Установлено [68],что рН плазмы крови 7.3, в то время как рН кератинов и меланиновварьируется в пределах от 3 до 6, что приводит к переходу в матрицу волосвеществ основной природы. Вещества же кислотной природы имеют16тенденцию к обратному переходу из волосяной матрицы в плазму крови.Этот факт был доказан на примере диффузии из крови в волосы двух схожихпо структуре веществ родамина и флуресцина, обладающих основной икислотной природой, соответственно [14].
В результате исследований [46] вмедуле и кортексе был обнаружен родамин, а флуресцин присутствовалтолько в некератизированных участках волос. Nakahara Y. и Kikura R. былоустановлено [61] проникновение в матрицу волос лабораторных животныхтаких соединений, как амфетамин, N-ацетиламфетамин, кодеин,фенобарбитал, кокаин и бензоилэкгонин. На основании полученныхрезультатов был сделан вывод, что на переход веществ в волосы большеевлияние оказывают физико-химические свойства веществ, нежели ихконцентрация в плазме крови.Ранее было установлено [14], что наиболее значимыми являются такиефизико-химические свойства веществ как сродство к меланину,липофильность и основность.
Некоторые авторы [46] отмечают, что чемболее вещества липофильны и основны, тем они лучше проникают вобогащенные меланином волосы и удерживаются в них.Первые работы [61, 62], посвященные исследованиям связыванияэкзогенных соединений с меланинами волос, были проведены несколькодесятилетий назад. С тех пор в этой области было проведено многоисследований и сделано много предположений и выводов. Bridelli M.G.,Ciati A. и Crippa P.R. было установлено [14], что с меланинами веществамогут связываться как в молекулярной, так и в ионной форме.
Способностьюмеланина связываться с экзогенными веществами различной природыобуславлены самые сильные механизмы удерживания веществ в организме.Однако в работе [46] установлено, что лучше всего с меланинамисвязываются вещества, содержащие в своей структуре аминогруппы, ввидуих электростатического притяжения с карбоксильными группами,расположенными на поверхности полимера из меланинов. Также связь смеланинами усиливается силами Ван-дер-Ваальса, возникающими междуароматическими кольцами аминов и индольными кольцами полимеровмеланинов.Исследователями [14] был проведен эксперимент по установлению видовизотерм адсорбции, описывающих адсорбцию веществ различной природына подложку из меланинового полимера.
Было установлено, что адсорбция наповерхности меланина может быть описана четырьмя моделями: Лэнгмюра,Фрейндлиха, Темкина и Дубинина-Радушкевича. Изотерма адсорбцииЛэнгмюра соответствует адсорбции на специфичные гомогенныеповерхности, изотерма Фрейндлиха описывает адсорбцию на гетерогенных17поверхностях, изотерма Темкина учитывает эффекты непрямыхвзаимодействий адсорбат-адсорбент, а изотерма Дубинина-Радушкевичаописывает адсорбцию различных соединений на различные типыповерхностей.Было доказано, что на вид изотермы адсорбции на меланине влияютфизико-химические свойства и геометрические характеристики молекул.
Так,гентамицин (хорошо растворимое в воде основание) показал самую высокуюстепень адсорбции на подложке меланина и соответствовал модели изотермыадсорбции Фрейндлиха[14]. Метотрексат (практически нерастворим в воде,кислой природы) соответствовал изотермам адсорбции Лэнгмюра иДубинина-Радушкевича. И, наконец, хлорпромазин (растворимость в воде0,4 г/л и рКа = 9,3) соответствовал как изотерме Лэнгмюра, так иТемкина[14].Nakahara Y. и Kikura R.
[61] было изучено влияние строения молекуламфетаминового ряда на их инкорпорирование в матрицу волос. Для этогобыл проведен эксперимент с использованием лабораторных животных спигментированной шерстью, которым вводили анализируемые веществавнутривенно и через месяц анализировали их шерсть. Авторами был введентак называемый индекс ICR, характеризующий соотношение концентрациивещества, инкорпорированного в волосы, и площади под кривой зависимостисодержания данного вещества в крови от времени его введения в организмживотного.Таким образом, определено влияние длины цепи и строения радикала приатоме азота в молекулах амфетаминового ряда.Рисунок 1.2.1. Влияние структуры радикала при атоме азота на индекс ICR[61].18Из рисунка 1.2.1 видно, что с увеличением длины алкильной цепи приатоме азота (С3>C2>C1>H) индекс ICR увеличивается.
Также установлено,что бензольное или фурановое кольца при атоме азота способствуютувеличению индекса ICR, но эффект фуранового кольца слабее.Была проведена оценка влияния строения аминогруппы (первичный,вторичный или третичный амин) в ряду эфедринов (фенилпропаноламин(PPA), эфедрин (EP), метилэфедрин (MEP)) и амфетаминов (амфетамин,метамфетамин, диметиламфетамин (DMA)). Сравнение индекса ICR внутригрупп показало, что идет его уменьшение в ряду вторичный > первичный >третичный амин (рис.
1.2.2 а). Хотя объяснение этому еще не найдено,вероятно, это может быть связано с изменением значения рКа.а)б)Рисунок 1.2.2. Влияние строения аминогруппы (а) метилендиокси иметокси групп (б) и на индекс ICR [61].С целью оценить влияние метилендиокси и метокси групп бензольногокольца было проведено сравнение индексов ICR соединений MDA, MDMA,MDE, параметоксиметамфетамина (MOMA) и метоксифенамина с близкимипо строению веществами амфетаминового ряда (рис. 1.2.2 б).Сравнение показало, что введение метилендиокси группы увеличиваетиндекс ICR в 3-6 раз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
