Комплекс кокаина с молекулой воды
Команда химиков из Оксфорда сумела понять, как некоторые молекулы проникают через гематоэнцефалический барьер. В этом им помогло вещество, которое очень хорошо это делает и наносит много вреда головному мозгу — кокаин. Их работа опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Гематоэнцефалический барьер представляет собой настоящую головную боль для фармакологов, разрабатывающих препараты, которые должны лечить различные заболевания головного мозга: например, нейродегенеративные заболевания или опухоли. Бывает так, что вещество прекрасно работает с клеточными культурами нейронов, однако в реальной жизни его не пропускает ГЭБ.
Для того, чтобы предсказать, пропустит ли этот строгий страж вещество, раньше исследовалась структура органической молекулы в кристаллической форме. Но ученые под руководством Сильвии МакЛейн (не родственница ли она героя Die Hard?) доказали, что для подобных выводов нужно изучать молекулу в растворе.
До настоящего времени предполагалось, что для проникновения через гематоэнцефалический барьер молекула кокаина должна быть лишена одного протона. МакЛейн и её коллеги при помощи метода нейтронной дифракции сумели установить, что гораздо более существенные факторы — это форма молекулы и её гидратация. Совершенно неожиданным оказалось то, что формирующаяся из-за воздействия воды внутримолекулярная водородная связь заставляет кокаин принимать конформацию, в которой происходит экранирование гидрофильных участков этой молекулы. Именно в таком виде кокаин и «проскакивает» ГЭБ.
Пока что ученые сумели понять лишь то, как проходит барьер молекула известного наркотика. Однако теперь в руках химиков оказались методы нейтронной дифракции и рентгеновского рассеивания, при помощи которых можно изучать связи небольших молекул с водой и те конформационные формы, в которых они и взаимодействуют с стоящими на страже мозга клетками глии.