Корреляция структуры ксенобиотика и его токсичности. Топологические индексы

Введение
Установление соответствия между строением и биологическими свойства соединений положили начало поиску активных групп или ядер, ответственных за активность или токсичность. Объяснения корреляции структуры ксенобиотика получило свое объяснение к концу прошлого века.

Практичность
При создании нового лекарства сначала синтезируют ряд его аналогов.
В качестве кандидата выбирают вариант с наиболее оптимальными физико-химическими свойствами, характеристиками распределения, био-трансформации и минимальной токсичностью.
Для этого используют метод ККСА – метод количественных корреляций структура-активность.

Дексрипторы
Выявление количественной корреляции свойств химических соединений с их молекулярными структурами возможно после математического описания и цифрового представления структуры молекулы.
В настоящее время предложено более различных видов структурного описания(дескрипторов)

Корреляция структуры ксенобиотика и его токсичности.

ТОКСИЧНОСТЬ КСЕНОБИОТИКА
Адсорбционные свойства
Физико-химические свойства биологической среды
Устойчивость вещества –энергия Гиббса
Проницаемость клеточных мембран
Кислотно-основные свойства
Растворимость
Липофильность
Диффузионная способность
Окислительно-восстановительный потенциал
Поверхностная активность
Физико-химические свойства ксенобиотика
Способность к электрической диссоциации (ионизации)
Способность к комплексообразованию

а) Межфазные переходы тв↔ж, диаграммы рН-растворимость

в) Влияние кислотно-основной природы ксенобиотиков и рН биосред на межфазные равновесия ж1↔ж2
рКа =14 - рKb
для кислот:
для оснований:
НА ↔ Н+ + А-.
при рН= рКа
[A-] = [HA].
ВН+↔ В + Н+
рН= рКа
[ВН+] = [В].
моча ( рН 4,8-7,4), плазма крови (рН 7,35-7,45) желудочный сок (рН 1,5-1,8).

г) Влияние окислительно-восстановительного потенциала Е0 и рН среды на токсичность ксенобиотика. Диаграммы рН-потенциал для биосред и токсикантов.

Топологические индексы
Для количественного определения наибольшую популярность имеют топологические индексы.
Первый такой индекс был предложен Х. Винером в 1947 г.
Молекулярную структуры также можно показать с помощью графа. Ребра графа – ковалентные химические связи.

Индексы Винера, Балабана и индекс обхода

Пример использование индекса Винера

Список литературы
Плетенева Т.В., Саломатин Е.М., Сыроешкин А.В. и др. Токсикологическая химия. Учебник для ВУЗов / под ред. Плетеневой Т.В. - Москва: Издательская группа "ГЭОТАР-Медиа", 2005. - 512 с.